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1 year ago
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// This file is part of libigl, a simple c++ geometry processing library.
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// Copyright (C) 2013 Alec Jacobson <alecjacobson@gmail.com>
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// This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla Public License
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// v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed with this file, You can
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// obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/.
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#include "per_face_normals.h"
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#include "parallel_for.h"
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#include <Eigen/Geometry>
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#define SQRT_ONE_OVER_THREE 0.57735026918962573
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template <typename DerivedV, typename DerivedF, typename DerivedZ, typename DerivedN>
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IGL_INLINE void igl::per_face_normals(
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const Eigen::MatrixBase<DerivedV>& V,
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const Eigen::MatrixBase<DerivedF>& F,
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const Eigen::MatrixBase<DerivedZ> & Z,
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Eigen::PlainObjectBase<DerivedN> & N)
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{
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N.resize(F.rows(),3);
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// loop over faces
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int Frows = F.rows();
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parallel_for(Frows,[&](const int i)
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{
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const Eigen::Matrix<typename DerivedV::Scalar, 1, 3> v1 = V.row(F(i,1)) - V.row(F(i,0));
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const Eigen::Matrix<typename DerivedV::Scalar, 1, 3> v2 = V.row(F(i,2)) - V.row(F(i,0));
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N.row(i) = v1.cross(v2);//.normalized();
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typename DerivedV::Scalar r = N.row(i).norm();
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if(r == 0)
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{
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N.row(i) = Z;
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}else
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{
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N.row(i) /= r;
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}
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},10000);
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}
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template <typename DerivedV, typename DerivedF, typename DerivedN>
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IGL_INLINE void igl::per_face_normals(
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const Eigen::MatrixBase<DerivedV>& V,
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const Eigen::MatrixBase<DerivedF>& F,
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Eigen::PlainObjectBase<DerivedN> & N)
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{
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Eigen::Matrix<typename DerivedN::Scalar,3,1> Z(0,0,0);
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return per_face_normals(V,F,Z,N);
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}
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template <typename DerivedV, typename DerivedF, typename DerivedN>
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IGL_INLINE void igl::per_face_normals_stable(
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const Eigen::MatrixBase<DerivedV>& V,
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const Eigen::MatrixBase<DerivedF>& F,
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Eigen::PlainObjectBase<DerivedN> & N)
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{
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typedef Eigen::Matrix<typename DerivedV::Scalar,1,3> RowVectorV3;
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typedef typename DerivedV::Scalar Scalar;
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const size_t m = F.rows();
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N.resize(F.rows(),3);
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// Grad all points
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parallel_for(m,[&](const int f)
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{
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const RowVectorV3 p0 = V.row(F(f,0));
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const RowVectorV3 p1 = V.row(F(f,1));
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const RowVectorV3 p2 = V.row(F(f,2));
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const RowVectorV3 n0 = (p1 - p0).cross(p2 - p0);
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const RowVectorV3 n1 = (p2 - p1).cross(p0 - p1);
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const RowVectorV3 n2 = (p0 - p2).cross(p1 - p2);
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// careful sum
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for(int d = 0;d<3;d++)
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{
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// This is a little _silly_ in terms of complexity, but its recursive
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// implementation is clean looking...
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const std::function<Scalar(Scalar,Scalar,Scalar)> sum3 =
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[&sum3](Scalar a, Scalar b, Scalar c)->Scalar
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{
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if(fabs(c)>fabs(a))
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{
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return sum3(c,b,a);
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}
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// c < a
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if(fabs(c)>fabs(b))
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{
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return sum3(a,c,b);
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}
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// c < a, c < b
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if(fabs(b)>fabs(a))
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{
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return sum3(b,a,c);
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}
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return (a+b)+c;
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};
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N(f,d) = sum3(n0(d),n1(d),n2(d));
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}
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// sum better not be sure, or else NaN
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N.row(f) /= N.row(f).norm();
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},10000);
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}
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#include "cotmatrix.h"
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template <
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typename DerivedV,
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typename DerivedI,
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typename DerivedC,
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typename DerivedN,
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typename DerivedVV,
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typename DerivedFF,
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typename DerivedJ>
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IGL_INLINE void igl::per_face_normals(
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const Eigen::MatrixBase<DerivedV> & V,
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const Eigen::MatrixBase<DerivedI> & I,
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const Eigen::MatrixBase<DerivedC> & C,
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Eigen::PlainObjectBase<DerivedN> & N,
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Eigen::PlainObjectBase<DerivedVV> & VV,
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Eigen::PlainObjectBase<DerivedFF> & FF,
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Eigen::PlainObjectBase<DerivedJ> & J)
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{
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assert(V.cols() == 3);
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typedef Eigen::Index Index;
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typedef typename DerivedN::Scalar Scalar;
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// Use Bunge et al. algorithm in igl::cotmatrix to insert a point for each
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// polygon which minimizes squared area.
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{
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Eigen::SparseMatrix<Scalar> _1,_2,P;
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igl::cotmatrix(V,I,C,_1,_2,P);
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VV = P*V;
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}
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// number of polygons
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const Eigen::Index m = C.size()-1;
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N.resize(m,3);
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FF.resize(C(m),3);
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J.resize(C(m));
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{
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Eigen::Index k = 0;
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for(Eigen::Index p = 0;p<m;p++)
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{
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N.row(p).setZero();
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// number of faces/vertices in this simple polygon
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const Index np = C(p+1)-C(p);
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for(Eigen::Index i = 0;i<np;i++)
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{
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FF.row(k) <<
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I(C(p)+((i+0)%np)),
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I(C(p)+((i+1)%np)),
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V.rows()+p;
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J(k) = p;
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k++;
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typedef Eigen::Matrix<Scalar,1,3> V3;
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N.row(p) +=
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V3(VV.row(I(C(p)+((i+0)%np)))-VV.row(V.rows()+p)).cross(
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|
V3(VV.row(I(C(p)+((i+1)%np)))-VV.row(V.rows()+p)));
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}
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// normalize to take average
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N.row(p) /= N.row(p).stableNorm();
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}
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assert(k == FF.rows());
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}
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}
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#ifdef IGL_STATIC_LIBRARY
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// Explicit template instantiation
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<unsigned int, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<unsigned int, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3> >&);
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// generated by autoexplicit.sh
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, 1, 0, -1, 1>, Eigen::Matrix<int, -1, 1, 0, -1, 1>, Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, 1, 0, -1, 1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 1, 0, -1, 1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 1, 0, -1, 1> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> >&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<int, -1, 1, 0, -1, 1> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<float, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<float, -1, -1, 0, -1, -1> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3>, Eigen::Matrix<int, -1, 3, 0, -1, 3>, Eigen::Matrix<float, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 3, 0, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<float, -1, -1, 0, -1, -1> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >&);
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// Nonsense template. Where'd this come from? AABB nonsense?
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namespace igl{template<> void per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, 2, 0, -1, 2>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, 2, 0, -1, 2> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >&){} }
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3>, Eigen::Matrix<int, -1, 3, 0, -1, 3>, Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 3, 0, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<float, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<float, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<float, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<float, -1, -1, 0, -1, -1> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 0, -1, 3> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >&);
|
||
|
|
template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<double, -1, 3, 0, -1, 3> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 0, -1, 3> >&);
|
||
|
|
template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<double, 3, 1, 0, 3, 1>, Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, 3, 1, 0, 3, 1> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >&);
|
||
|
|
template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, 1, 3, 1, 1, 3>, Eigen::Matrix<double, 1, -1, 1, 1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, 1, 3, 1, 1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, 1, -1, 1, 1, -1> >&);
|
||
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 0, -1, 3>, Eigen::Matrix<int, -1, 3, 0, -1, 3>, Eigen::Matrix<double, -1, 3, 0, -1, 3> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 0, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 3, 0, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 0, -1, 3> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<double, -1, 3, 0, -1, 3> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 0, -1, 3> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<float, -1, -1, 1, -1, -1>, Eigen::Matrix<unsigned int, -1, -1, 1, -1, -1>, Eigen::Matrix<float, -1, -1, 1, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<float, -1, -1, 1, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<unsigned int, -1, -1, 1, -1, -1> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<float, -1, -1, 1, -1, -1> >&);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<unsigned int, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<unsigned int, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<float, -1, 3, 1, -1, 3> >&);
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template void igl::per_face_normals<class Eigen::Matrix<double,-1,3,0,-1,3>,class Eigen::Matrix<int,-1,-1,0,-1,-1>,class Eigen::Matrix<double,-1,-1,0,-1,-1> >(class Eigen::MatrixBase<class Eigen::Matrix<double,-1,3,0,-1,3> > const &,class Eigen::MatrixBase<class Eigen::Matrix<int,-1,-1,0,-1,-1> > const &,class Eigen::PlainObjectBase<class Eigen::Matrix<double,-1,-1,0,-1,-1> > &);
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template void igl::per_face_normals<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, 2, 3, 0, 2, 3>, Eigen::Matrix<double, 2, 3, 0, 2, 3> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, 2, 3, 0, 2, 3> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, 2, 3, 0, 2, 3> >&);
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template void igl::per_face_normals_stable<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> >&);
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